量子密碼是上世紀(jì)60年代由美國的Wiesner[1]提出的一個(gè)結(jié)合了物理學(xué)與密碼學(xué)的交叉學(xué)科。其中量子密鑰分發(fā)（quantum key distribution,QKD）是量子密碼里發(fā)展最為成熟,應(yīng)用最廣泛的分支。第一個(gè)量子密鑰分發(fā)協(xié)議于1984年由Bennett和Brassard提出[2],它利用單光子的偏振態(tài)進(jìn)行信息編碼。由于單光子探測器的缺陷與單光子信息加載能力的限制等實(shí)際因素,離散調(diào)制協(xié)議具有探測效率相對(duì)較低、成碼率不高等劣勢。而相干態(tài)連續(xù)變量協(xié)議于2002年由Grosshans和Grangier提出[3],它利用相空間中互不對(duì)易的兩個(gè)正則坐標(biāo)調(diào)制連續(xù)值的信息,而在探測段采用硅基光電二極管的平衡零差探測方案,具有抗環(huán)境光干擾能力強(qiáng),探測效率高,每脈沖碼率高、可利用經(jīng)典光通信器件實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。近十多年來,基于光纖信道傳播的連續(xù)變量協(xié)議及實(shí)驗(yàn)發(fā)展廣泛,然而自由空間信道得連續(xù)變量協(xié)議研究卻相對(duì)緩慢。相比光纖信道而言,自由空間信道具有對(duì)偏振及相位非敏感、損耗低等優(yōu)勢,但同時(shí)也容易受到大氣湍流的干擾,導(dǎo)致光強(qiáng)衰減不穩(wěn)定、額外噪聲偏高等現(xiàn)象,對(duì)最終的安全碼率影響顯著。自由空間連續(xù)變量QKD的... 

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 量子密鑰分發(fā)概述
    1.1 密碼學(xué)簡述
    1.2 BB84協(xié)議
    1.3 連續(xù)變量協(xié)議
第2章 高斯量子信息基礎(chǔ)
    2.1 經(jīng)典信息論基本公式
        2.1.1 香農(nóng)熵
        2.1.2 馮·諾伊曼熵
        2.1.3 Holevo界
    2.2 相空間與正則分量
        2.2.1 辛矩陣
        2.2.2 正則分量
        2.2.3 協(xié)方差矩陣與高斯態(tài)
    2.3 高斯操作
        2.3.1 單模態(tài)
        2.3.2 雙模態(tài)
        2.3.3 其他高斯操作
    2.4 本章小結(jié)
第3章 連續(xù)變量QKD安全性分析
    3.1 獨(dú)立攻擊
    3.2 聯(lián)合攻擊
    3.3 一般攻擊
    3.4 實(shí)際安全性
        3.4.1 額外噪聲來源
        3.4.2 針對(duì)探測器的攻擊
        3.4.3 針對(duì)本振光的攻擊
        3.4.4 針對(duì)光源和調(diào)制的攻擊
        3.4.5 有限碼長統(tǒng)計(jì)漲落
    3.5 數(shù)據(jù)協(xié)商
    3.6 本章小結(jié)
第4章 自由空間連續(xù)變量QKD實(shí)驗(yàn)
    4.1 連續(xù)變量QKD實(shí)驗(yàn)研究概述
    4.2 透鏡對(duì)高斯光斑的變換
    4.3 單維度調(diào)制協(xié)議
    4.4 偏振編碼原理
        4.4.1 斯托克斯參量的定義
        4.4.2 斯托克斯參量的測量
        4.4.3 電光調(diào)制器
        4.4.4 零差檢測
    4.5 實(shí)驗(yàn)光路
        4.5.1 發(fā)送端
        4.5.2 接收端
    4.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.6.1 器件性能測試
        4.6.2 光斑行為
        4.6.3 QKD參數(shù)
    4.7 誤差分析與討論
        4.7.1 光源強(qiáng)度和偏振漲落
        4.7.2 波片和偏振分束器非理想
        4.7.3 探測器功率響應(yīng)
        4.7.4 其他因素
    4.8 本章小結(jié)
第5章 自由空間連續(xù)變量QKD的環(huán)境影響研究
    5.1 自由空間連續(xù)變量QKD概述
    5.2 實(shí)驗(yàn)原理與裝置
    5.3 數(shù)據(jù)采集方法
        5.3.1 數(shù)據(jù)發(fā)送
        5.3.2 尋找上升沿
        5.3.3 數(shù)據(jù)同步
    5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        5.4.1 輔助脈沖的性能
        5.4.2 天氣的影響
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果



本文編號(hào)：3651257